Figur 2: Forsiden af Dialogue fra 1632.

Transkript

1 Indledning Når man hører fortællinger om fysikkens historie, virker det ofte som om, der sker en lineær, kontinuert udvikling af naturvidenskaben. En ny og bedre teori afløser straks ved sin fremkomst en gammel og utilstrækkelig teori, men sådan foregår det sjældent i den virkelige verden. De mennesker, der er tilhængere af de gamle teorier, lader sig oftest ikke overbevise med det samme. Det nye og det gamle verdensbillede kan eksistere sideløbende i en periode, og så kan der opstå en videnskabelig kontrovers mellem tilhængerne af det gamle og det nye. Når man ser på en sådan kontrovers, skal man passe på. Det kan ofte være svært for os at forstå, hvorfor tilhængerne af den gamle opfattelse ikke kunne indse, at den nye opfattelse er meget bedre end den gamle opfattelse. Den nye opfattelse er da meget mere logisk end de gamle ideer. Det er svært for os at acceptere deres modstand. Dette kan skyldes, at det vi lærer om naturvidenskab, i skoler, på læreanstalter, i medierne og hvor man ellers opdrages til en bestemt form for naturvidenskab, for os virker logisk og naturlig. Mennesker, som på deres tid ikke godtog disse ting, kan virke forstokkede på os. Man gør modstanderne af det nye uret, hvis man opfatter dem som dumme eller naive, når de ikke kunne se den nye teories overlegenhed. Deres opfattelse var jo den fremherskende på deres tid. Ideerne var grundigt gennemtænkte. Engang var disse ideer det nye, som formåede at overbevise en masse mennesker om, at netop denne opfattelse, var den rigtige. Denne bog handler om en virkelig kontrovers, nemlig spørgsmålet: roterer jorden om sin egen akse eller ej? For nutidens mennesker er svaret givet på forhånd, men hvis man tager modstandernes argumenter alvorligt, vil man opdage, at svaret ikke var så lige til i 1600-tallet. Vi skal se på kontroversen udfra et af 1600-tallets provokerende hovedværker Dialog om de to fremherskende verdenssystemer: det ptolemæiske og det kopernikanske skrevet af videnskabsmanden Galileo Galilei (figur 1). Her diskuterer Galilei for og imod to forskellige opfattelser. Men Galilei er ikke objektiv, han har afgjort sin holdning til jordens rotation på forhånd. 5

2 6 Figur 2: Forsiden af Dialogue fra 1632.

3 En videnskabelig kontrovers Vi går nu tilbage i tiden, tilbage til Den kendte og på dette tidspunkt berygtede videnskabsmand Galileo Galilei har netop færdiggjort sit nyeste værk Dialog om de to fremherskende verdens systemer: det Ptolemæiske og det Kopernikanske (se figur 2). Bogen handler om en debat mellem to videnskabelige verdensbilleder, nemlig Galileis egne synspunkter og skolastikken, en middelalderlig filosofi der ville udforme og begrunde kristendommen som videnskabeligt system ved at bringe den i overensstemmelse med grækeren Aristoteles filosofier. Galilei var tilhænger af astronomen Copernicus heliostatiske verdens billede, der siger, at solen står stille, og planeterne kredser om solen. Vi vil nok være tilbøjelige til straks at lægge vores sympati hos Galilei, der jo er kendt på vor tid for bl.a. faldloven. Så meget vigtigere er det at holde sindet åbent og huske, at Galilei har skrevet sin bog med det for mål at fremme sine egne ideer. Bogen er skrevet på en facon, så enhver med interesse for naturvidenskab på Galileis tid kunne læse den. Desuden er den skrevet på italiensk fremfor latin, som det ellers var kutýme på Galileis tid. Bogen er opbygget som en diskussion mellem tre personer kaldet Salviati, Sagrado og Simplicio. Diskussionen foregår over fire dage, hvor de tre personer taler om et emne per dag. Den første dag diskuteres det, om himmel le g e merne er uforanderlige eller ej, den anden dag om jorden roterer om sig selv, den tredie om jorden drejer om solen og den fjerde dag taler de om tidevandet. I det følgende karakteriseres de tre personer, og det diskuteres, hvad Galilei opnår ved at fremstille sine personer på den måde, han har valgt. Figuren Simplicio Navnet Simplicio stammer fra en forfatter, der forsvarede Aristoteles synspunkter. Han levede omkring 500 e.v.t. Men ved at bruge navnet Simplicio spiller Galilei på den adjektive betydning af simpel. 7

4 Simplicio repræsenterer universitetets og andre traditionelle autoriteters holdning på Galileis tid. De sværger til Aristoteles filosofi, skolastikken, og den ægyp tisk astronom Ptolemaios teorier. Simplicio henter sin visdom fra bøger og de store filosoffer og er helt ukritisk over for deres ideer. Han fremstilles som lidt langsomt opfattende og meget stædig. Ved at fremstille Simplicio på denne måde giver Galilei læseren det indtryk, at Aristoteles tilhængere ikke er for kloge og ikke vil overgive sig til den nye opfattelse af bar stædighed. Simplicio skal have alting forklaret flere gange og på mange forskellige måder, før han accepterer det. Oftest tager det en hel dag. Dette giver Galilei mulighed for at skære sine ideer ud i pap for læserne uden at fornærme dem. Nu beskrives de dele af Aristoteles og Ptolemaios ideer, som er nødvendige for at forstå figuren Simplicio. 8 Figur 3: Principskitse af Aristoteles verdensbillede.

5 Simplicios inspirationskilder Aristoteles ( f.v.t.) levede i Grækenland og var filosof ved Platons akademi. Det, man opfatter med sanserne, var det vigtigste for Aristoteles. Han mente, at det er det eneste, man kan vide noget om. Ifølge hans verdensbillede (se figur 3) er verden delt op i to områder, som er adskilt af månens bane. Området indenfor månens bane består af fire elementer: jord, vand, luft og ild. Alle disse elementer har et såkaldt naturligt sted. Jord er det tungeste element, og derfor falder det ind mod universets centrum. Det betyder at jord, og dermed vores jordklode, har sit naturlige sted i verdens centrum. Vand er det næsttungeste element, derfor har det sit naturlige sted udenpå jorden. Luft er lettere end vand, så luften ligger i et bælte udenom jorden og vandet. Ilden, der er det letteste af de fire elementer, ligger yderst. Hvis et element på en eller anden måde er kommet væk fra sit naturlige sted, vil det straks søge tilbage med en naturlig retlinet bevægelse mod det naturlige sted. Tænder man f.eks. et bål, kan man se, at ilden søger i vejret. I det andet område udenom ildsfæren sidder stjerner, sol, måne og planeter fast på kugleskaller, som alle har en cirkulær bevægelse. Alle himmellegemerne er lavet af et let femte element, som kaldes æther. Alleryderst sidder en metafysisk ubevæget bevæger, som bevæger skallerne. Aristoteles teori siger nemlig, at alt i den fysiske verden er bevæget af noget. Den fysiske verden er endelig. Den slutter ved den yderste skal, lige før den ubevægede bevæger. For at få systemet med kugleskallerne til at passe til de ting, man observerede på himlen, blev systemet ret kompliceret. Kugleskallerne roterede om akser, som sad fast på andre roterende kugleskaller. Ved at kombinere kugleskallerne på den rigtige måde kunne man forklare det, der kaldes retrograd bevægelse. Dvs. det fænomen at en planet, som ligger længere væk fra solen end jorden, engang imellem ser ud til at bevæge sig baglæns. Se figur 4. Et centralt begreb hos Aristoteles er naturlig indre bevægelse, som ikke er påført udefra af nogen kraft. Som før nævnt er den naturlige bevægelse indenfor ildsfæren lineær og udenfor cir kulær. Begrebet naturlig u tvungen bevægelse virker umiddelbart i modstrid med begrebet om, at alt 9

6 er bevæget af noget. Men der er ikke nogen uoverensstemmelse, da den ubevægede bevæger er baggrund for al naturlig bevægelse i hele den fysiske verden; og at den ubevægede bevæger ikke tilhører den fysiske verden, den er snarere en form for guddommelig kraft. Dette verdensbillede er baseret på de fænomener, man oplever med sine sanser og ikke på deciderede eksperimenter. Claudius Ptolemaios var en ægyptisk astronom. Han levede fra ca ca Som astronom arbejdede han efter den græske tradition. Den græske filosof Platon havde postuleret, at alle himmelbevægelser kunne beskrives v.hj.a. jævne cirkelbevægelser, hvis bare man fandt det rigtige geometriske system til at gøre det med. Og dette system fandt Ptolemaios. Udfra nogle astronomiske observationer og Platons postulat lavede Ptolemaios epicykel-teorien. Ptolemaios mente, at solen og alle planeterne bevægede sig om jorden, som stod stille i universets centrum. På figur 5 til venstre ses, hvordan Ptolemaios beskrev solens bevægelse om jorden T. Ptolemaios grundprincip var, at solen udførte en cirkelbevægelse rundt om jorden med konstant 18. januar februar 11. juni Ekliptika 7. marts 12. april 6. maj 1. nov juli Figur 4: Mars retrogradebevægelse set fra Jorden i

7 hastighed. Men solens cirkelbevægelse rundt om jorden passede dårligt med de astronomiske målinger. Derfor lod Ptolemaios solen bevæge sig på en lille cirkel, der kaldes en epicykel. Den lille cirkels centrum c lod Ptolemaios udføre en jævn cirkelbevægelse om jorden. Ptolemai os epicykel-teori gik altså ud på, at lægge nogle små cirkler ind, hvor Aristoteles gamle kugleskals-teori ikke kunne forklare de astronomiske målinger. Med epicykel-princippet fastlagde Ptolemaios også månens og planeternes bevægelser om jorden. På figur 5 til højre ses Mars omløb om jorden T. Mars er p. På figuren er jorden ikke centrum for epicyklens centrums bevægelse, altså punktet c s bevægelse. Jorden blev lagt lidt væk fra centrum for at få systemet til at stemme overens med de astronomiske ob servationer. Epicykel-teorien vandt stor tilslutning pga. dens evne til at forudsige planetpositioner med god nøjagtighed i forhold til de astronomiske observationer. Den var særlig god til både at forudsige og forklare planternes baglæns bevægelse, den retrograde bevægelse. Det kan virke naivt, når Ptolemaios sådan bare postulerer, at jorden er i universets centrum, og at alle planeterne bevæger sig i jævne cirkel- Figur 5: Ptolemaios beskrivelser v.hj.a. epicykler af solens (til venstre) og Mars bevægelse om jorden. 11

8 bevægelser. Eller når Aristoteles postulerer, at verdensrummet består af kugleskaller, og at alt er bevæget af en ubevæget bevæger. Men de brugte stort set den samme metode som videnskabsmænd bruger den dag i dag. Metoden er, at videnskabsmanden studere hvad der foregår i naturen. Udfra det man ser, prøver man at lave en model, der kan forudsige naturens opførsel, f.eks. planeternes bevægelser, med tilfredstillende nøjagtighed. Når modellen kan forudsige virkeligheden rimeligt præcist, tror videnskabsmanden på den. Modeller af naturen indeholder ofte ting, som forskeren ikke har set, som f.eks. en ubevæget bevæger. Aristoteles postulerede, at der findes en ubevæget bevæger, fordi han manglede noget, der kunne forårsage den naturlige bevægelse. Troede Aristoteles selv på fænomenet en ubevæget bevæger? Det spørgsmål er umuligt at besvare helt korrekt, men det er sandsynligt, at han gjorde. De fleste videnskabsmænd tror på en række teorier, der kun hviler på postulater. Figuren Salviati Salviati er Galileis talerør, men han er præsenteret af Galilei på følgende snedige måde. Salviati har ikke på forhånd taget stilling til alle de emner, A Sol Sigtelinier Baggrund af fiksstjerner 7 B Sol 7 Jordens bane Mars bane Mars' tilsyneladende bane, som den ses med de fjerne stjerner som fast bagrund. Figur 6: Copernicus forklaring på de ydre planeters retrograde bevægelse 1. 12